Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_2 (1123307), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Эндоцитоз можно использовать для более детального изучения клеточных функций. Клетки одного типа можно трансформировать с помощью ДНК другого типа и, таким образом, изменить характер их функционирования или фенотип. В таких экспериментах часто используют специфические гены, что предоставляет уникальную возможность изучать механизмы их регуляции. Трансформация клеток с помощью ДНК осуществляется путем эндоцитоза — именно таким способом ДНК по- У всех эукариотических клеток часть плазматической мембраны постоянно оказывается внутри цито- плазмы. Это происходит в результате инвагинации фрагмента плазматической мембраны, образования эндоцитозной везикулы, замыкания шейки везикулы и отшнуровывания ее в цитоплазму вместе с содержимым (рис.
42.19). Впоследствии везикулы могут сливаться с другими мембранными структурами и, таким образом, переносить свое содержимое в другие клеточные компартменты или даже обратно, во внеклеточное пространство. Большинство эндоцитозных везикул сливаются с первичными лизпсомами и образуют вторичные лизосомы, которые содержат гидролитические ферменты и являются специализированными органелламн. Макромолекулы перевариваются в них до аминокислот, простых сахаров и нуклеотндов.
которые диффундируют из везикул и утилизуются в цитоплазме. Для эндоцитоза необ- Глаеа 42 ходимы: 1) энергия, источником которой обычно служит АТР; 2) внеклеточный Са' "; 3) сократительные элементы в клетке (вероятно, системы микрофиламентов). Эндоцитоз можно подразделить на два основных типа. Фагоцнтоз осуществляется только с участием специализированных клеток, таких, как макрофаги и гранулоциты. При фагоцитозе происходит поглощение крупных частиц — вирусов, бактерий, клеток или их обломков.
Макрофаги исключительно активны в этом отношении и могут включать в себя объем, составляющий 25% собственного объема, за 1 ч. При этом происходит интернализация 3% их плазматической мембраны каждую минуту, или целой мембраны каждые 30 минут. Пиноцнтоз присущ всем клеткам. С его помощью клетка поглощает жидкости и растворенные в ней компоненты.
Этот процесс также можно подразделить на два типа. Жндкофазный пнноннтоз — это неизбирательный процесс„при котором количество растворенного вещества, поглощаемого в составе везикул, просто пропорционально его концентрации во внеклеточной жидкости. Такие везикулы образуются исключительно активно. Например, у фибробластов скорость интернализации плазматической мембраны составляет 1/3 скорости, характерной для макрофагов. В этом случае мембрана расходуется быстрее, чем синтезируется. В то же время площадь поверхности и объем клетки сильно не меняются, что указывает на восстановление мембраны за счет экзоцитоза или за счет повторного ее включения с той же скоростью, с какой она расходуется.
Другой тип пиноцитоза, адсорбцнонпый ннноцнтоз, представляет собой селективный процесс, опосредуемый медиатором. Он ответствен в основном за поглощение макромолекул, для которых на плазматической мембране существует ограниченное число связывающих участков. Эти рецепторы, обладающие высоким сродством, выборочно концентрируют лиганды из среды при минимуме поглощаемой жидкости и растворенных в ней несвязывающихся молекул и заметно увеличивают эффективность поступления специфических молекул в клетку. Везикулы, образующиеся при адсорбционном пиноцитозе, образуются в месте инвагинаций (ямок), покрытых с цитоплазматической стороны волокнистым материалом.
Обычно таким материалом является клатрнн (вероятно„периферический мембранный белок). Окаймленные нмкн могут занимать до 2% поверхности некоторых клеток. С помощью окаймленных ямок, в которых располагаются соответствующие рецепторы, интернализуются, например, липопротеины низкой плотности (ЛНП) и их рецепторы (см. гл. 26). Эндоцитозные везикулы.
содержащие ЛНП и их рецепторы, сливаются в клетке с лизосомамн. Рецепторы освобождаются и возвращаются на поверхность клеточ- ной мембраны, а апопротеин ЛНП расщепляется и соответствующий эфир холестерола метаболизируется. Синтез рецепторов ЛНП регулируется вторичными или третичными продуктами пиноцитоза, т.е. веществами. образующимися при метаболизме ЛНП, например холестеролом. Нарушения процессов образования рецептора ЛНП и его интернализации имеют большое биомедицинское значение (гл. 26). С помощью адсорбционного пиноцитоза происходит поглощение и других макромолекул, в том числе некоторых гормонов. При этом образуются рецентвсомы - — везикулы, которые не сливаются с лизосомами и освобождают свое содержимое в другие внутриклеточные компартменты„например аппарат Гольджи.
Для осуществления адсорбционного пиноцитоза внеклеточных гликопротеинов необходимо, чтобы последние содержали специфический углеводный остаток, подлежащий распознаванию. Такие сигнальные остатки связываются с молекулами мембранного рецептора, который выполняет ту же функцию, что и рецептор ЛНП. На поверхности гепатоцитов находится галактозильный рецептор, с помощью которого осуществляется адсорбционный пиноцитоз сиалогликопротеинов. Кислая гидролаза, поглощаемая фибробластами посредством адсорбционного пиноцитоза, распознается благодаря маннозо-6-фосфатному остатку.
Интересно, что этот остаток, по-видимому, играет важную роль в целевом перемещении гидролаз внутри клетки к лизосомам (см. гл. 54). Опосредованный рецепторами эндоцитоз имеет свою теневую сторону, поскольку вирусы, вызывающие некоторые заболевания, например гепатит (повреждение клеток печени), полиомиелит (повреждение моторных нейронов) и СПИД (повреждение Т-клеток), атакуют клетки именно по этому механизму.
Токсический эффект железа тоже начинает проявляться в результате его избыточного поглощения, обусловленного эндоцитозом. Экзоцитоз Большинство клеток высвобождают макромолекулы во внешнюю среду путем экзоцитоза. Этот процесс играет роль и в обновлении мембраны.
когда ее компоненты, синтезированные в аппарате Гольджи, доставляются в составе везикул к плазматической мембране. Сигнал к началу эндоцитоза часто подается с помощью гормона, который, связываясь с рецептором на клеточной поверхности, индуцирует локальные и обратимые изменения концентрации Са-", которые инициируют эндоцитоз. На рис. 4.20 схематически представлены процессы экзои эндоциюза. Вещества, высвобождаемые путем экзоцитоза, !45 Мембраны: структура, сборка и функции ооо Эндоцитоз Рис. 42.20. Сравнение механизмов эндоцитоза и экзоцитоза. При экзоцитозе происходит слияние двух внутренних находя- гцихся со стороны цитоплазмы монослоев.
тогда как при эндоцитозе сливаются внешние монослои. можно разделить на три категории: 1) вещества, связывающиеся с клеточной поверхностью и становящиеся периферическими белками, например анти- гены; 2) вещества, включающиеся во внеклеточный матрикс, например коллаген и глюкозаминогликаны; 3) вещества, выходящие во внеклеточную среду и служащие сигнальными молекулами для других клеток. Инсулин, паратиреоидный гормон и катехоламины упаковываются в гранулы и созревают внутри клетки, а затем при соответствующей стимуляции высвобождаются наружу (гл. 47, 49 и 51). ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ В КЛЕТКУ О и О 'СН,-О-С-Н, й ! В -С-Π— 'СН О ! !! ЗСН, =Π— Р ! О ОН ОН О й — Р-ОН ! О ОН Н Рис. 42.21. Структура фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфата.
Специфические соединения, играющие роль биохимических сигналов,— нейромедиаторы, гормоны и иммуноглобулины — связываются с особыми рецепторами (интегральными белками), экспонированными с наружной стороны клеточной мембраны, и передают информацию через нее в цитоплазму. Например, !5-адренергический рецептор, который стереоспецифически связывает катехоламины, располагается на поверхности клеток-мишеней. Связывание с ним катехоламинов стимулирует активность аденилатциклазы, локализованной с внутренней стороны мембраны и катализирующей образование сАМР из АТР !гл.
44). Таким образом, информация, носителем которой во внеклеточной среде являлся специфический катехоламин, оказывается перенесенной внутрь, и ее последующую передачу осуществляет второй посредник, сАМР. Сопряженная с рецептором аденилатциклазная система, содержащая сти- мулирующие и интибирующне компоненты, опосредует ответ на многие гормоны; более подробно это описано в гл.
44. В клетках млекопитающих недавно был обнаружен другой тип передачи сигнала. В этой сигнальной системе роль второго посредника играет инозитолтрифосфят (рис. 42.21); его внутриклеточная концентрация регулируется внеклеточными сигналами, опосредованными трансмембранным рецептором. На поверхности большинства клеток млекопитающих располагаются специфические рецепторы для целой группы белков — факторов роста, таких, как инсулин„эпидермальный фактор роста и фактор роста, происходяший из тромбоцитов. При связывании соответствующей молекулы эффектора с рецептором на цитоплазматической стороне мембраны стимулируется киназная активность, присущая интегральному компоненту трансмембранной молекулы рецептора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
